Как химия коралловых рифов влияет на микробов и углеродный цикл

Новое исследование показывает удивительное химическое разнообразие веществ, выделяемых коралловыми рифами. Тысячи различных химических соединений, производимых тропическими кораллами и водорослями, доступны для разложения и использования микроорганизмами. Работа международной группы ученых под руководством Scripps Institution of Oceanography и University of Hawai‘i at Mānoa, опубликованная в журнале Environmental Microbiology, проливает свет на сложные взаимосвязи между коралловыми рифами, морскими микроорганизмами и углеродным циклом.

В динамичных экосистемах, особенно в бедных питательными веществами средах, где растут коралловые рифы, почти ничего не пропадает зря. Микробы играют ключевую роль в разложении, переработке и преобразовании отходов жизнедеятельности других организмов.

Крейг Нельсон, профессор School of Ocean and Earth Science and Technology в University of Hawai‘i at Mānoa, поясняет, что ранее было известно о доступности некоторых веществ, выделяемых рифами (экзометаболитов), для микробного метаболизма. Однако новое исследование показывает, что количество и разнообразие экзометаболитов, которые микробы находят полезными, гораздо выше, чем считалось ранее. Этот список включает сотни соединений, охватывающих большинство основных химических классов.

Захари Куинлан, ведущий автор исследования и научный сотрудник Hawai‘i Institute of Marine Biology в SOEST, отмечает особое удивление ученых. Выяснилось, что экзометаболиты, принадлежащие к химическим семействам, которые традиционно считаются трудноразлагаемыми для микробов (например, бензольные кольца, терпеноиды и стероиды), также могут ими использоваться. Результаты исследования рисуют очень динамичную картину производства экосистемой биодоступных субстратов и их влияния на микробный метаболизм, что важно для понимания углеродного цикла в прибрежных морских средах.

Все растворенное органическое вещество в океане, включая химические соединения, выделяемые коралловыми рифами, содержит количество углерода, сопоставимое с количеством углекислого газа в атмосфере. Поэтому то, как микробы используют этот органический материал, оказывает значительное влияние на глобальный углеродный цикл.

Изменение видового состава обитателей рифа, например, преобладание мясистых водорослей над каменистыми кораллами, приводит к изменению химического состава морской воды. Исследователи не только детально изучили выделяемые рифами химические вещества, но и провели эксперименты, чтобы определить, предпочитают ли микробы использовать вещества, выделяемые каменистыми кораллами или водорослями.

Линда Уэгли Келли, старший автор исследования и научный сотрудник Scripps Institution of Oceanography, сообщает, что кораллы и водоросли могут избирательно способствовать росту определенных микробных сообществ, выделяя различные химические вещества, которые используются конкретными типами микробов. Результаты показывают, как переход от рифов, где доминируют кораллы, к рифам с преобладанием водорослей может изменить функционирование экосистемы рифа и повлиять на его устойчивость, потенциально делая его более восприимчивым к болезням или обесцвечиванию.

В будущем команда ученых планирует продолжить изучение того, как химические особенности рифов могут помочь в управлении ими и способствовать успеху усилий по восстановлению кораллов.